‘발등에 불’ 사용후 핵연료 처리, 원전 선진국서 배운다

지난달 29일 프랑스 파리에서 서쪽으로 250㎞를 달려 도착한 뷰흐지역. 인구 100명의 한적한 전원도시 한쪽에는 인류 역사상 가장 위험하고 오염된 물질인 사용후 핵연료를 100년 이상 보관할 지하 연구단지가 있다. 끝을 알 수 없는 평야 한가운데 지하 500m 깊이에 마련된 연구시설에서는 프랑스 내 58개 원전에서 쏟아져 나오는 1만 2000t의 방사성 폐기물을 영구처리할 방법을 연구한다. 아직 방폐방 운영 회사인 안드라(ANDRA)의 연구시설이라는 이름이 붙지만 법령 정비만 거치면 오는 2025년부터는 사용후 핵연료를 땅속 깊이 묻는 사업을 시작한다.

프랑스는 이미 라아그와 마쿨, 카다라쉬 등 충분한 중간저장 시설이 존재하지만 한편에선 사용후 핵연료의 영구처분장을 만드는 준비에 분주하다. 단기적으로는 중간저장도 안전하다고는 여기지만 수천에서 수만년 이상 방사능을 품는 방사성폐기물을 장기간 보관하는 데는 적절하지 않다고 판단하기 때문이다. 임시저장공간이 포화상태에 이르렀음에도 전혀 준비가 안 된 우리나라로는 부러울 따름이다.

지하 갱도를 연결하는 엘리베이터를 타고 7분가량을 내려가자 지름 4.5m 너비의 미로 같은 터널이 눈앞에 펼쳐진다. 벽면은 모두 회색의 점토암이다. 석영을 포함한 이곳 뷰르의 점토암반층은 견고하고 안정된 지반을 이루고 있어 방사성물질을 꽁꽁 묶어둘 최적지로 꼽힌다. 점토 암반층은 만에 하나 균열이 생겨도 저절로 균열을 메우는 치유력을 갖고 있다. 게다가 이곳 점토암은 나노미터 수준의 촘촘한 구조 덕분에 지하수로 인한 방사능 확산도 없다는 게 연구시설 관계자의 설명이다.

갱도를 따라 12m 간격으로 손가락 크기만 한 센서들이 나란히 박혀 있다. 센서는 지하갱도를 연장하는 공사 중에 점토층이 물리적이나 화학적인 변화를 일으키는지를 시시각각 모니터링하는 역할을 한다. 지하갱도의 끝자락에 다다르자 마치 하수도관과 같은 원통모양의 스테인리스 튜브가 점토층 안에 박혀 있다. 저장용기로 밀폐한 고준위 폐기물을 스테인리스 튜브에, 이를 다시 점토층 안에 밀어 넣는 일종의 삼중 차폐막이다. 안내를 맡은 오드레 홍보담당은 “아직은 실험이 물리적인 안정성을 측정하는 단계여서 용기에는 실제 폐기물을 담아 놓지는 않는다”고 말했다.

이곳에 지하실험 시설을 만들게 된 것은 1991년 방사성 폐기물 심층처분 연구법이 제정된 데 따른 것이다. 프랑스는 고준위방사성 폐기물처리를 위해 3가지 방식을 고려했다. 500m 이상 지하에 폐기물을 묻는 ▲심지층 방식 ▲독성이 수만 년 동안 지속되는 핵물질의 분리 및 변환 ▲지표면 장기저장 등이었다. 하지만 심지층 처리 외에는 안전한 방법이 없다는 결론에 이르자 방사능 150m 두께의 점토암층이 형성된 뷰흐 지역에서 21년째 영구보존법을 연구 중이다. 오랜 연구는 그만큼 안전에 공을 들이고 있다는 방증이다.

중간저장 시설이 충분한데 왜 심지층 처리를 준비하느냐는 질문에 안드라 측의 대답은 명료했다. “현 세대가 만들어 놓은 위험부담을 후손들에게 넘기는 식의 처리는 옳지 않다. 또 현재까지 가장 안전하다고 여기는 방법은 심지층 처리라고 믿기 때문이다”라고 답했다. 하지만 뷰흐 시설도 잠정적인 조치일 뿐이다. 프랑스는 과학의 발달에 따라 보다 안전하고 확실한 해결책을 찾게 되면 100년 후 이 시설에 저장된 방폐물을 다시 꺼내 영구처리하겠다는 방침을 법으로 정했다.

원전선진국인 프랑스가 한 발 앞서가는 것은 이뿐만이 아니다. 프랑스는 원자력 개발 초기부터 우라늄 자원 활용 가치를 높이고 고준위폐기물의 발생량을 줄인다는 방침을 세웠다. 이런 배경에서 탄생한 것이 핵연료를 재활용하는 재처리 기술이다. 파리 북동쪽으로 약 350㎞가량 떨어진 노르망디 해안가 라아그에는 전 세계 사용후 핵연료 재처리의 90%를 담당하는 국영 원자력 회사인 아레바(AREVA)의 사용후 핵연료 재처리시설이 자리 잡고 있다. 우라늄은 한 번 연료로 투입되면 보통 3~5년 정도를 쓰는데 석유나 석탄과 달리 수명이 다한 것이 아니다. 여전히 95%의 우라늄이 포함돼 있다. 플루토늄도 1% 정도, 나머지 4%가 이곳에서 최종폐기물로 분류하는 핵분열 물질이다. 각각의 물질을 분리한다면 천연 우라늄을 대신해 핵연료로 재활용할 수 있다. 재활용만 잘한다면 같은 양의 핵연료로 지금보다 몇십 배 더 많은 전기를 얻을 수도 있다는 뜻이다. 반면 폐기물의 양은 크게 줄어든다. 1960년대 부터 가동 중인 라아그 시설에선 연평균 1200t가량의 사용후 핵연료를 재처리한다.

이 같은 사용후 핵연료 재활용을 통해 얻는 전기는 프랑스 전체 전력량에 10%에 달한다. 카롤린 주르댕 아레바 해외수주담당은 “우리가 재처리에 힘을 모으는 것은 단순히 천연 우라늄에 드는 비용을 아끼기 위해서가 아니다”면서 “복잡하긴 해도 재처리를 통해 사용후 핵연료의 부피와 독성을 줄일 수 있어 결과적으로 최종 처리하는 폐기물의 양도 줄일 수 있다고 믿기 때문”이라고 밝혔다.

아쉽게도 재처리 방식은 국내 도입이 쉽지 않다. 우선 재처리를 통해 만든 핵연료는 우리나라에서 운영 중인 경수로나 중수로 원전에서는 사용할 수 없기 때문이다. 국내에 없는 고속증식로 방식의 원전을 따로 지어야 한다. 게다가 우리나라는 한·미 원자력협정에 따라 미국의 승인이 없다면 사용후 핵연료의 재처리를 할 수 없다. 미국은 우리나라가 재처리 과정에서 나오는 1%의 플루토늄을 핵폭탄 제조 등에 이용할 가능성이 있다고 보기 때문이다. 이래저래 갈 길이 바쁜 대한민국의 발목을 잡는 요인 중 하나다.

뷰흐·라아그 유영규 기자 whoami@seoul.co.kr